CN115485916A - 一种电芯壳体、电芯、电池及用电设备 - Google Patents

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CN115485916A CN202180031581.3A CN202180031581A CN115485916A CN 115485916 A CN115485916 A CN 115485916A CN 202180031581 A CN202180031581 A CN 202180031581A CN 115485916 A CN115485916 A CN 115485916A
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柳宁
何平
杨建辉
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Abstract

本申请实施例涉及电子设备的技术领域，尤其公开了一种电芯壳体、电芯、电池及用电设备，电芯壳体限定出用于容纳电极组件的容置腔。电芯壳体包括第一板体以及第二板体。第一板体，第一板体用于限定容置腔。第二板体，第二板体用于限定容置腔。其中，第一板体的最大厚度大于第二板体的最大的厚度，且第一板体的最大厚度L1与第二板体的最大厚度L2的差值满足0.01㎜＜L1‑L2≤0.5mm。本方案中，电芯壳体至少有一块板体(即第一板体)的最大厚度大于至少一块板体(即第二板体)的最大厚度。这样，第一板体相对较厚，可以有效地保护容纳于电芯壳体内的电极组件。第二板体相对较薄，可使电极组件能够具有更大的体积，从而提升了电芯的能量密度。

Description

一种电芯壳体、电芯、电池及用电设备
技术领域
本申请实施例涉及电子设备的技术领域，特别是涉及一种电芯壳体、电芯、电池及用电设备。
背景技术
现有的电芯无法同时满足结构强度高以及能量密度高的需求。
发明内容
本申请实施例提供一种电芯壳体、电芯、电池及用电设备，能够使具有该电芯壳体的电芯在具有较佳的结构强度的同时具有较高的能量密度。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种电芯壳体，电芯壳体限定出用于容纳电极组件的容置腔。电芯壳体包括第一板体以及第二板体。第一板体，第一板体用于限定容置腔。第二板体，第二板体用于限定容置腔。其中，第一板体的最大厚度大于第二板体的最大的厚度，且第一板体的最大厚度L1与第二板体的最大厚度L2的差值满足0.01㎜＜L1-L2≤0.5mm。本方案中，电芯壳体至少有一块板体(即第一板体)的最大厚度大于至少一块板体(即第二板体)的最大厚度。这样，第一板体相对较厚，故其可以使电芯壳体至少在第一板体所在的部位具有较佳的结构强度，以有效地保护容纳于电芯壳体内的电极组件。第二板体相对较薄，故其能够给电极组件让出更大的空间，使电极组件能够具有更大的体积，从而提升了具有本申请中的电芯壳体的电芯的能量密度。综上，本申请中的电芯壳体能够使具有该电芯壳体的电芯在具有较佳的结构强度的同时具有较高的能量密度。
在进一步的实施例中，第一板体的最大厚度L1满足0.1㎜≤L1≤1㎜；第二板体的最大厚度L2满足0.03㎜≤L2≤0.6㎜。本方案中，第一板体的最大厚度处于上述尺寸范围内时，第一板体能够具有较为理想的结构强度。当第一板体的最大厚度尺寸小于0.1㎜时，第一板体的结构强度欠佳。当第一板体的最大厚度尺寸大于1㎜时，第一板体占据了电芯整体过多的空间，使得电芯整体的能量密度较低。当第二板体的最大厚度尺寸低于0.03㎜时，第二板体的基本防护效果难以得到保证，当第二板体的厚度尺寸高于0.6㎜时，第二板体会占用过多的空间，不利于电芯的能量密度的提升。
在进一步的实施例中，电芯壳体满足以下条件a)-c)中的至少一者：a)第一板体的最大厚度L1满足0.2㎜≤L1≤0.3㎜；b)第二板体的最大厚度L2满足0.075㎜≤L2≤0.15㎜；c)第一板体的最大厚度L1与第二板体的最大厚度L2的比值满足1≤≤10。本方案中，第一板体的最大厚度L1满足0.2㎜≤L1≤0.3㎜时，具有该电芯壳体的电芯的结构强度相对更高。第二板体的最大厚度L2满足0.075㎜≤L2≤0.15㎜时。具有该电芯壳体的电芯的能量密度相对更高。第一板体的最大厚度L1与第二板体的最大厚度L2的比值满足:1≤≤10时，具有该电芯壳体的电芯的结构强度以及能量密度能够更匹配。
在进一步的实施例中，第一板体包括第一层板，第一层板的材质为碳材料、金属材料或高分子材料，第一层板的最大厚度范围处于0.1㎜-0.4㎜。本方案中，第一板体中起到支撑作用的第一层板的最大厚度处于上述范围时，其整体的结构强度更佳。
在进一步的实施例中，电芯壳体包括框体以及第三板体。框体呈环形，框体包括第一板体，框体具有彼此相对的第一端口以及第二端口，第二板体连接于框体且覆盖第一端口。第三板体连接于框体且覆盖第二端口；其中，框体、第一板体以及第三板体共同限定出容置腔。本方案中，在框体上设置一个最大厚度较厚的板体，框体的结构强度更高。
在进一步的实施例中，框体被配置为用于环绕平行于电极组件的厚度方向的轴线布置。本方案中，第一板体的占据空间更小，能够在保证电芯的结构强度的同时具有更高的能量密度。
在进一步的实施例中，第三板体的最大厚度L3与第二板体的最大厚度L2的差值满足:0≤|L3-L2|≤0.2mm。本方案中，第三板体的最大厚度与第二板体的最大厚度基本相同，即电芯壳体至少有两块板体相对较薄，使得具有该电芯壳体的电芯的能量密度更高。
在进一步的实施例中，框体还包括与第一板体相对的第四板体，第四板体的最大厚度L4与第一板体的最大厚度L1的差值满足:0≤|L4-L1|≤0.15mm。本方案中，第四板体与第一板体的基本厚度相当，即电芯壳体具有两个相对的板体的厚度较厚，进一步提升了电芯壳体的结构强度。
在进一步的实施例中，框体还包括第五板体以及第六板体。第五板体的第一端连接第一板体的第一端，第五板体的第二端连接第四板体的第一端。第六板体与第五板体相对设置，且第六板体的第一端连接第一板体的第二端，第六板体的第二端连接第四板体的第二端。其中，第五板体的最大厚度L5与第一板体的最大厚度L1的差值满足：0≤|L5-L1|≤0.5mm；第六板体的最大厚度L6与第一板体的最大厚度L1满足：0≤|L6-L1|≤0.5mm。本方案中，第五板体以及第六板体的厚度与第一板体以及第四板体的厚度基本相当。也即是说，电芯壳体具有一个呈环形的框体，呈环形的框体的各板体的厚度均较厚，使得电芯壳体在沿框体的周向均能够具有较佳的防护效果，进一步提升具有该电芯壳体的电芯的结构强度。
在进一步的实施例中，电芯壳体满足以下条件e)-h)中的至少一者：e)第一板体面向容置腔的内壁与第五板体面向容置腔的内壁呈角度相交，且相交角度α1满足80°≤α1≤100°；f)第一板体面向容置腔的内壁与第六板体面向容置腔的内壁呈角度相交，且相交角度α2满足80°≤α2≤100°；g)第四板体面向容置腔的内壁与第五板体面向容置腔的内壁呈角度相交，且相交角度α3满足80°≤α3≤100°；h)第四板体面向容置腔的内壁与第六板体面向容置腔的内壁呈角度相交，且相交角度α4满足80°≤α4≤100°。本方案中，框体的至少一个角端基本呈直角设置，相较于现有技术中两块板体的角端呈弧角而言能够使电极组件的布置空间更大，电芯的能量密度更高。
在进一步的实施例中，第二板体面向容置腔的内壁分别与第一板体面向容置腔的内壁、第四板体面向容置腔的内壁、第五板体面向容置腔的内壁以及第六板体面向容置腔的内壁呈角度相交，且相交角度α5满足80°≤α5≤100°。第三板体面向容置腔的内壁分别与第一板体面向容置腔的内壁、第四板体面向容置腔的内壁、第五板体面向容置腔的内壁以及第六板体面向容置腔的内壁呈角度相交，且相交角度α6满足80°≤α6≤100°。本方案中，框体与第二板体或第三板体的连接处的角端基本呈直角相交，相较于现有技术中两块板体的角端呈弧角而言能够使电极组件的布置空间更大，电芯的能量密度更高。
在进一步的实施例中，电芯壳体被配置为用于容纳卷绕式电极组件，卷绕式电极组件包括彼此相对的第一弯曲部以及第二弯曲部。第五板体的内壁朝背离容置腔的方向凹陷设置，以用于容纳第一弯曲部面向第五板体的侧边，第六板体的内壁朝背离容置腔的方向凹陷设置，以用于容纳第二弯曲部面向第六板体的侧边。本方案中，电芯壳体内的电极组件的布置空间更大，电芯的能量密度更高。
在进一步的实施例中，第五板体面向容置腔的内壁在第一投影面的正投影为弧形线，第一投影面平行于第五板体的厚度方向。或，第六板体面向容置腔的内壁在第一投影面的正投影为弧形线。本方案中，第五板体的凹陷形状以及第六板体的凹陷形状与电极组件的第一弯曲部以及第二弯曲部的外形更加匹配，能够最大程度提升能量密度的同时减小对于结构强度的损失。
在进一步的实施例中，第五板体面向容置腔的内壁包括第一平面壁、第二平面壁以及第三平面壁，第一平面壁的一侧边连接第二板体、相对的另一侧边朝靠近第五板体背离容置腔的外壁的方向延伸且连接第二平壁面，第三平壁面一侧边连接第三板体、相对的另一侧边朝靠近第五板体背离容置腔的外壁的方向延伸且连接第二平壁面背离第一平壁面的侧边。或，第六板体面向容置腔的内壁包括第四平面壁、第五平面壁以及第六平面壁，第四平面壁的一侧边连接第二板体、相对的另一侧边朝靠近第六板体背离容置腔的外壁的方向延伸且连接第五平壁面，第六平壁面一侧边连接第三板体、相对的另一侧边朝靠近第六板体背离容置腔的外壁的方向延伸且连接第五平壁面背离第四平壁面的侧边。本方案中，第五板体的内壁面以及第六板体的内壁面更便于加工，且其形状能够匹配更多型号的电极组件，适配性更强。
在进一步的实施例中，框体为一体成型结构。本方案中，能够进一步提升电芯壳体的结构强度。
在进一步的实施例中，第一板体、第二板体、第三板体、第四板体、第五板体以及第六板体分别为等厚板体。本方案中，各板体均等厚设置且不同板体的厚度可以不同；即每个板体的最大厚度与自身的最小厚度基本相同，这样能够提升容置腔内空间的规整度，便于电芯的结构布置。
在进一步的实施例中，电芯壳体满足以下条件i)-m)中的至少一者：i)第二板体包括第二层板，第二层板的材质为陶瓷材料、碳材料或高分子材料，第二层板的最大厚度范围处于0.03㎜-0.2㎜；j)第三板体包括第三层板，第三层板的材质为陶瓷材料、碳材料或高分子材料，第三层板的最大厚度范围处于0.03㎜-0.2㎜；k)第四板体包括第四层板，第四层板的材质为碳材料、金属材料或高分子材料，第四层板的最大厚度范围处于0.1㎜-0.4㎜；l)第五板体包括第五层板，第五层板的材质为碳材料、金属材料或高分子材料，第五层板的最大厚度范围处于0.1㎜-0.4㎜；m)第六板体包括第六层板，第六层板的材质为碳材料、金属材料或高分子材料，第六层板的最大厚度范围处于0.1㎜-0.4㎜。本方案中，当第二板体的具有主要防护作用的第二层板的材质以及最大厚度处于上述区间内时，能够使其具有基本的防护效果，并且也不会占据过多的空间。当第三板体的具有主要防护作用的第三层板的材质以及最大厚度处于上述区间内时，能够使其具有基本的防护效果，并且也不会占据过多的空间。当第四板体的具有主要防护作用的第四层板的材质以及最大厚度处于上述区间内时，能够使其具有较高的结构强度的同时，不会占据过大的空间。当第五板体的具有主要防护作用的第五层板的材质以及最大厚度处于上述区间内时，能够使其具有较高的结构强度的同时，不会占据过大的空间。当第六板体的具有主要防护作用的第六层板的材质以及最大厚度处于上述区间内时，能够使其具有较高的结构强度的同时，不会占据过大的空间。
在进一步的实施例中，第二板体与框体焊接。第三板体与框体焊接。本方案中，第二板体以及第三板体与框体的连接强度更高。
在进一步的实施例中，第二板体设有防爆阀。本方案中，防爆阀设置于相对厚度更小的第二板体上，能够降低防爆阀的加工难度，同时还能够提升防爆阀的防护功能。
在进一步的实施例中，第一板体设有与容置腔贯通的注液孔。本方案中，注液孔设于相对厚度更厚的第一板体上，能够方便对注液孔进行开设以及密封。
在进一步的实施例中，第一板体设有极柱。本方案中，将极柱设置于相对厚度更厚的第一板体上，能够便于极柱的设置。
本申请的第二方面还提供了一种电芯，包括：上述任一实施例的电芯壳体。电极组件，设于容置腔内。
本申请的第三方面还提供了一种电池，包括上述实施例中的电芯。
本申请的第四方面还提供了一种用电设备，包括上述实施例中的电池。
本申请提供的电芯壳体，电芯壳体至少有一块板体(即第一板体)的最大厚度大于至少一块板体(即第二板体)的最大厚度。这样，第一板体相对较厚，故其可以使电芯壳体至少在第一板体所在的部位具有较佳的结构强度，以有效地保护容纳于电芯壳体内的电极组件。第二板体相对较薄，故其能够给电极组件让出更大的空间，使电极组件能够具有更大的体积，从而提升了具有本申请中的电芯壳体的电芯的能量密度。综上，本申请中的电芯壳体能够使具有该电芯壳体的电芯在具有较佳的结构强度的同时具有较高的能量密度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据附图获得其他的附图。
图1是本申请提供的第一实施例中的电芯壳体的爆炸示意图；
图2是本申请提供的第一实施例中的框体的俯视示意图；
图3是本申请提供的第二实施例中的框体的俯视示意图；
图4是本申请提供的第三实施例中的框体的俯视示意图；
图5是本申请提供的第一实施例中的电芯壳体的剖视示意图；
图6是本申请提供的第四实施例中的电芯壳体的剖视示意图；
图7是本申请提供的第五实施例中的电芯壳体的剖视示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
电芯壳体内部限定出容置腔，容置腔用于容纳电极组件，电芯壳体起到对电极组件的防护以及密封作用。相关技术中，为了提升电芯的能量密度，采用薄板来制作电芯壳体，从而提升电极组件的占用空间，但是厚度较薄的电芯壳体的防护效果欠佳。为了提升电芯整体的结构强度，采用厚板来制作电芯壳体，但是较厚的电芯壳体占据电芯的空间过大，电极组件的布置空间被压缩，导致电芯的能量密度较低。综上，相关技术中，电芯无法同时满足结构强度高以及能量密度高的需求。
鉴于此，参见图1-7，本实施例提供了一种电芯壳体100，该电芯壳体100能够在具有较高的结构强度的同时，提升具有该电芯壳体100的电芯的能量密度。本实施例中的电芯壳体100限定出用于容纳电极组件的容置腔140。具体地，电芯壳体100包括第一板体111以及第二板体120。
第一板体111用于限定容置腔140，换句话说，第一板体111至少有一个表壁面向容置腔140且用于围合出容置腔140的一部分空间。第一板体111可以为一块单独的板件，第一板体111也可以为电芯壳体100的某个外壳的其中一块板件或电芯壳体100的某块板件的某个部分。
第二板体120用于限定容置腔140。换句话说，第二板体120至少有一个表壁面向容置腔140且用于围合出容置腔140的一部分空间。第二板体120可以为一块单独的板件，第二板体120也可以为电芯壳体100的某个外壳的其中一块板件或电芯壳体100的某块板件的某个部分。
第二板体120与第一板体111的相对位置关系可以视实际需求而定，具体地，第二板体120可以与第一板体111相对设置或相邻设置，第二板体120可以与第一板体111接触或不接触。第二板体120与第一板体111的形状亦可以视实际需求而定，第一板体111以及第二板体120两者的形状可以规则也可以不规则，当第一板体111以及第二板体120两者的形状规则时，两者可以均为矩形板或圆板等。
特别地，本实施例中，第一板体111的最大厚度L1大于第二板体120的最大的厚度L2，且第一板体111的最大厚度L1与第二板体120的最大厚度L2的差值满足0.01㎜＜L1-L2≤0.5mm。示例性的，第一板体111的最大厚度L1与第二板体120的最大厚度L2的差值L1-L2可以为0.01㎜、0.05㎜、0.1㎜、0.2㎜、0.3㎜、04㎜或0.5㎜。
需要特别注意的是，本申请中的板件的厚度参照均为该板体面向容置腔140的壁面，即板体的厚度方向为垂直于该板件的面向容置腔140的壁面的方向，板件的厚度方向与该板体自身各个方向的尺寸大小无关、与该板件相对于容置腔140的布置位置有关。示例性的，第一板体111的厚度方向为垂直于第一板体111面向容置腔140的壁面的方向。
本方案中，电芯壳体100至少有一块板体(即第一板体111)的最大厚度大于至少一块板体(即第二板体120)的最大厚度。这样，第一板体111相对较厚，故其可以使电芯壳体100至少在第一板体111所在的部位具有较佳的结构强度，以有效地保护容纳于电芯壳体100内的电极组件。第二板体120相对较薄，故其能够给电极组件让出更大的空间，使电极组件能够具有更大的体积，从而提升了具有本申请中的电芯壳体100的电芯的能量密度。综上，本申请中的电芯壳体100能够使具有该电芯壳体100的电芯在具有较佳的结构强度的同时具有较高的能量密度。
需要注意的是，第一板体111以及第二板体120可以分别为等厚板体也可以分别为不等厚板体。当第一板体111以及第二板体120分别为等厚板体时，第一板体111的最大厚度即为第一板体111的平均厚度、第二板体120的最大厚度即为第二板体120的平均厚度。此时第一板体111的任意部位的厚度均大于第二板体120的任意部位的厚度。
根据实际需求，当需要使第一板体111的每个部位均具有较高的防护效果时，可以使第一板体111为等厚板体，这样，第一板体111的每个部位均相对较厚，这样能够使第一板体111的每个部位均能够有较高的结构强度。当仅需要在第一板体111的某些区域内具有较高的防护效果时，可以使第一板体111在相应的区域位置厚度相对较厚，这样能够使得第一板体111对应该区域的部位结构强度更高。
第一板体111以及第二板体120的具体厚度可以视实际需求而定，仅需要使第一板体111具有较高的结构强度、第二板体120具有基本的防护性能的同时不占据电极组件过多的空间即可。具体地，本申请人经过大量的实验论证得出，当第一板体111的最大厚度L1满足0.1㎜≤L1≤1㎜(示例性地，L1具体可以为0.1㎜、0.3㎜、0.5㎜、0.7㎜、0.9㎜或1㎜)、第二板体120的最大厚度L2满足0.03㎜≤L2≤0.6㎜(示例性地，L2具体可以为0.03㎜、0.09㎜、0.15㎜、0.3㎜、0.45㎜或0.6㎜)时，电芯壳体100既能够具有较佳的结构强度，又能够使具有该电芯壳体100的电芯具有较高的能量密度。
上述方案中，第一板体111的最大厚度处于上述尺寸范围内时，第一板体111能够具有较为理想的结构强度。当第一板体111的最大厚度尺寸小于0.1㎜时，第一板体111的结构强度欠佳。当第一板体111的最大厚度尺寸大于1㎜时，第一板体111占据了电芯整体过多的空间，使得电芯整体的能量密度较低。当第二板体120处于上述尺寸范围内时，第二板体120能够即具有基本的防护效果，又能够防止其占用电芯过多的空间。当第二板体120的最大厚度尺寸低于0.03㎜时，第二板体120的基本防护效果难以得到保证，当第二板体120的厚度尺寸高于0.6㎜时，第二板体120会占用过多的空间，不利于电芯的能量密度的提升。
在进一步的实施例中，电芯壳体100满足以下条件a)-c)中的至少一者：
a)第一板体111的最大厚度L1满足0.2㎜≤L1≤0.3㎜。示例性地，L1具体可以为0.2㎜、0.22㎜、0.24㎜、0.26㎜、0.28㎜或0.3㎜。
b)第二板体120的最大厚度L2满足0.075㎜≤L2≤0.15㎜。示例性地，L2具体可以为0.075㎜、0.09㎜、0.11㎜、0.13㎜或0.15㎜。
c)第一板体111的最大厚度L1与第二板体120的最大厚度L2的比值满足1≤≤10。示例性地、具体可以为1、3、5、7、9或10。
上述各方案中，当第一板体111的最大厚度L1满足0.2㎜≤L1≤0.3㎜时，具有该电芯壳体100的电芯的结构强度相对更高。第二板体120的最大厚度L2满足0.075㎜≤L2≤0.15㎜时。具有该电芯壳体100的电芯的能量密度相对更高。当第一板体111的最大厚度L1与第二板体120的最大厚度L2的比值满足:1≤≤10时，具有该电芯壳体100的电芯的结构强度以及能量密度能够更匹配。
第一板体111可以为单层板体或多层板体，当第一板体111为多层板体时，第一板体111的各层具有不同的功能，而为了提升第一板体111的防护性能，需要使第一板体111的具有防护功能的板体的最大厚度处于设定的范围内。具体地，第一板体111包括第一层板，第一层板的材质为碳材料、金属材料或高分子材料，第一层板起到第一板体111的主要的防护功能。具体地，第一层板的最大厚度范围处于0.1㎜-0.4㎜，示例性地，第一层板的最大厚度可以为0.1㎜、0.2㎜、0.3㎜或0.4㎜。
本申请的材料中，碳材料包括碳毡、碳膜、炭黑、乙炔黑、富勒烯、导电石墨膜或石墨烯膜中的至少一种。高分子材料包括：聚对苯二甲酸亚乙酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙二醇、聚酰胺酰亚胺、聚碳酸酯、环状聚烯烃、聚苯硫醚、聚乙酸乙烯酯、聚四氟乙烯，聚亚甲基萘、聚偏二氟乙烯，聚萘二甲酸亚乙酯、聚碳酸亚丙酯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯)、聚(偏二氟乙烯-共-三氟氯乙烯)、有机硅、维尼纶、聚丙烯、酸酐改性聚丙烯、聚乙烯、其他乙烯及其共聚物(EVA、EEA、EAA、EVAL)、聚氯乙烯、聚苯乙烯、其他类聚烯烃、聚醚腈、聚氨酯、聚苯醚、聚酯、聚砜、非晶态α-烯烃共聚物及其衍生物组成的组中至少一种成员。金属材料包括Ni、Ti、Cu、Ag、Au、Pt、Fe、Co、Cr、W、Mo、Al、Mg、K、Na、Ca、Sr、Ba、Si、Ge、Sb、Pb、In、Zn、不锈钢及其组合物(合金)组成的组中至少一种成员。
本方案中，第一板体111中起到主要支撑作用的第一层板的最大厚度处于上述范围时，其整体的结构强度更佳。当然，当第一板体111为多层板体时，第一层板为第一板体111主要起到防护功能的板体。当第一板体111为单层板时，第一层板即为第一板体111本身。
第一板体111的布置位置以及第一板体111与第二板体120的相对位置关系可以视实际需求而定，一种具体的实施例中，参见图1-2，电芯壳体100可以包括框体110、第二板体120以及第三板体130。
框体110呈环形，框体110包括前述的第一板体111，框体110具有彼此相对的第一端口以及第二端口，第二板体120连接于框体110且覆盖第一端口。第三板体130连接于框体110且覆盖第二端口。框体110、第二板体120以及第三板共同限定出电芯壳体100的容置腔140。本方案中，在框体110上设置一个最大厚度较厚的板体，框体110的结构强度更高，防护效果更好。并且本实施例中，采用单个框体110加两个板体(即第二板体120以及第三板体130)的结构来限定出容置腔140，能够使得框体110与第二板体120和第三板体130的位于容置腔140位置的交界处呈角度相交而非弧形倒角相交。这样，位于电芯壳体100内的电极组件不会在上述交界处与电芯壳体100产生位置干涉，能够进一步增大了电极组件的布置空间，提升电芯的能量密度。
框体110呈环形，当电极组件布置于容置腔140内后，框体110环绕电极组件布置。框体110可以沿任意方向环绕电极组件。本实施例中，框体110被配置为用于环绕平行于电极组件的厚度方向的轴线布置。该结构设计中，框体110上具有最大厚度较厚的第一板体111的厚度方向基本垂直于电极组件的厚度方向，故第一板体111的厚度增加时电极组件减小的体积更小，换句话说，本实施例中，第一板体111占据空间更小，能够在保证电芯的结构强度的同时具有更高的能量密度。
第三板体130与第二板体120相对设置于框体110的两端，当框体110形状规则时，第三板体130与第二板体120的形状基本相同，为了方便制造，可以使第三板体130与第二板体120的形状结构一致，此时第三板体130与第二板体120的厚度基本一致。具体地，第三板体130的最大厚度L3与第二板体120的最大厚度L2的差值满足:0≤|L3-L2|≤0.2㎜。示例性地，第三板体130的最大厚度L3与第二板体120的最大厚度L2之间的差值的绝对值|L3-L2|可以为0㎜、0.04㎜、0.08㎜、0.12㎜、0.16㎜或0.2㎜。
当框体110被配置为用于环绕平行于电极组件的厚度方向的轴线布置时，第三板体130的厚度方向基本平行于电极组件的厚度方向，此时第三板体130的厚度增加会占据电极组件过多的空间，此时使第三板体130的最大厚度尺寸与最大厚度尺度较小的第二板体120的最大的厚度尺寸基本一致时，能够进一步提升具有该电芯壳体100的电芯的能量密度。
框体110可以仅包括一块最大厚度尺寸较厚的板体(即第一板体111)，也可以包括多块最大厚度尺寸较厚的板体，本实施例中，参见图1-2，框体110还包括与第一板体111相对的第四板体112，第四板体112的最大厚度L4与第一板体111的最大厚度L1的差值满足:0≤|L4-L1|≤0.15mm，示例性地，第四板体112的最大厚度L4与第一板体111的最大厚度L1之间的差值的绝对值|L4-L1|可以为0㎜、0.05㎜、0.1㎜或0.15㎜。换句话说，第四板体112与第三板体130的最大厚度尺寸基本一致。本方案中，框体110两个相对的板体的厚度较厚，进一步提升了电芯壳体100的结构强度。
框体110的具体形状可以视具体需求而定，例如，框体110可以为矩形框、五边形框、六边形框或腰形框等。参见图1-2，本实施例中，框体110为矩形框，框体110还包括第五板体113以及第六板体114。第五板体113的第一端连接第一板体111的第一端，第五板体113的第二端连接第四板体112的第一端。第六板体114与第五板体113相对设置，且第六板体114的第一端连接第一板体111的第二端，第六板体114的第二端连接第四板体112的第二端。
当框体110为矩形框，且框体110具有两块相对的厚度较厚的板体(即第一板体111以及第四板体112)时，第五板体113以及第六板体114的最大厚度可以相对第二板体120较厚或相对第一板体111较薄。一种实施例中，第五板体113的最大厚度L5与第一板体111的最大厚度L1的差值满足：0≤|L5-L1|≤0.5mm，示例性地，第五板体113的最大厚度L5与第一板体111的最大厚度L1之间的差值的绝对值|L5-L1|可以为0㎜、0.1㎜、0.2㎜、0.3㎜、0.4㎜或0.5㎜。换句话说，第五板体113的最大厚度与第一板体111的最大厚度基本一致。第六板体114的最大厚度L6与第一板体111的最大厚度L1满足：0≤|L6-L1|≤0.5mm，示例性地，第六板体114的最大厚度L6与第一板体111的最大厚度L1之间的差值的绝对值|L6-L1|可以为0㎜、0.1㎜、0.2㎜、0.3㎜、0.4㎜或0.5㎜。换句话说，第六板体114的最大厚度与第五板体113的最大厚度基本一致。本方案中，框体110为第一板体111、第四板体112、第五板体113以及第六板体114组合而成的矩形框，第一板体111、第四板体112、第五板体113以及第六板体114的厚度均基本一致，且第一板体111、第四板体112、第五板体113以及第六板体114均相对于第一板体111而言更厚，使得电芯壳体100在沿框体110的周向的任意部位均能够具有较佳的防护效果，进一步提升具有该电芯壳体100的电芯的结构强度。
在进一步的实施例中，电芯壳体100满足以下条件e)-h)中的至少一者：
e)第一板体111面向容置腔140的内壁与第五板体113面向容置腔140的内壁呈角度相交，且相交角度α1满足80°≤α1≤100°。示例性地，第一板体111面向容置腔140的内壁与第五板体113面向容置腔140的内壁在两者交界处的夹角α1具体可以为80°、85°、90°、95°或100°。
f)第一板体111面向容置腔140的内壁与第六板体114面向容置腔140的内壁呈角度相交，且相交角度α2满足80°≤α2≤100°。示例性地，第一板体111面向容置腔140的内壁与第六板体114面向容置腔140的内壁在两者交界处的夹角α2具体可以为80°、85°、90°、95°或100°。
g)第四板体112面向容置腔140的内壁与第五板体113面向容置腔140的内壁呈角度相交，且相交角度α3满足80°≤α3≤100°。示例性地，第四板体112面向容置腔140的内壁与第五板体113面向容置腔140的内壁在两者交界处的夹角α3具体可以为80°、85°、90°、95°或100°。
h)第四板体112面向容置腔140的内壁与第六板体114面向容置腔140的内壁呈角度相交，且相交角度α4满足80°≤α4≤100°。示例性地，第四板体112面向容置腔140的内壁与第六板体114面向容置腔140的内壁在两者交界处的夹角α4具体可以为80°、85°、90°、95°或100°。
上述方案中，框体110的至少一个角端基本呈直角设置，相较于相关技术中两块板体的角端呈弧角而言能够使电极组件的布置空间更大，电芯的能量密度更高。
在进一步的实施例中，第二板体120面向容置腔140的内壁分别与第一板体111面向容置腔140的内壁、第四板体112面向容置腔140的内壁、第五板体113面向容置腔140的内壁以及第六板体114面向容置腔140的内壁呈角度相交，且相交角度α5满足80°≤α5≤100°。示例性地，α5可以为80°、85°、90°、95°或100°。第三板体130面向容置腔140的内壁分别与第一板体111面向容置腔140的内壁、第四板体112面向容置腔140的内壁、第五板体113面向容置腔140的内壁以及第六板体114面向容置腔140的内壁呈角度相交，且相交角度α6满足80°≤α6≤100°。示例性地，α6可以为80°、85°、90°、95°或100°。本方案中，框体110与第二板体120或第三板体130的连接处的角端基本呈直角相交，相较于相关技术中两块板体的角端呈弧角而言能够使电极组件的布置空间更大，电芯的能量密度更高。
框体110可以用于容纳叠片式电极组件或卷绕式电极组件，本申请人考虑到，当框体110用于容纳卷绕式电极组件时，由于卷绕式电极组件包括彼此相对的第一弯曲部以及第二弯曲部。第一弯曲部以及第二弯曲部的外侧边均为弧面。当卷绕式电极组件放置于电芯壳体100内后，第一弯曲部以及第二弯曲部均与框体110线接触，第一弯曲部以及第二弯曲部与框体110的交界处存在较大的间隙，造成了空间的浪费，从而降低了电芯的能量密度。
鉴于此，参见图6-7，一种实施例中，电芯壳体100被配置为用于容纳卷绕式电极组件。卷绕式电极组件包括彼此相对的第一弯曲部以及第二弯曲部。第一弯曲部以及第二弯曲部的外侧面呈弧形。第五板体113的内壁朝背离容置腔140的方向凹陷设置，以用于容纳第一弯曲部面向第五板体113的侧边。本实施例中，第一弯曲部与第五板体113的内壁在外形上更加匹配，第一弯曲部与第五板体113的交界处的空间浪费少，使得电芯整体的能量密度更高。第六板体114的内壁朝背离容置腔140的方向凹陷设置，以用于容纳第二弯曲部面向第六板体114的侧边。本实施例中，第二弯曲部与第六板体114的内壁在外形上更加匹配，第二弯曲部与第六板体114的交界处的空间浪费少，使得电芯整体的能量密度更高。
一种实施例中，第五板体113的内壁面以及第六板体114的内壁面可以呈弧形凹陷，这样能够使第一弯曲部与第五板体113的内壁面、第二弯曲部与第六板体114的内部面之间的贴合度更高，进而容置腔140的空间浪费率更低。参见图6，当第五板体113的内壁面的内壁面呈弧形凹陷时，具体地，第五板体113面向容置腔140的内壁在第一投影面的正投影为弧形线，第一投影面平行于第五板体113的厚度方向。当第五板体113的内壁面的内壁面呈弧形凹陷时，第六板体114面向容置腔140的内壁在第一投影面的正投影为弧形线。本方案中，第五板体113的凹陷形状与电极组件的第一弯曲部的外形更加匹配、第六板体114的凹陷形状与第二弯曲部的外形更加匹配，这样能够最大程度提升能量密度的同时减小对于结构强度的损失。
另一种实施例中，第五板体113的内壁面以及第六板体114的内壁面可以呈矩形或梯形凹陷。具体地，参见图7，第五板体113面向容置腔140的内壁包括第一平面壁1131、第二平面壁1132以及第三平面壁1133，第一平面壁1131的一侧边连接第二板体120、另一侧边朝靠近第五板体113背离容置腔140的外壁的方向延伸且连接第二平壁面，第三平壁面一侧边连接第三板体130、另一侧边朝靠近第五板体113背离容置腔140的外壁的方向延伸且连接第二平壁面背离第一平壁面的侧边。第六板体114面向容置腔140的内壁包括第四平面壁1141、第五平面壁1142以及第六平面壁1143，第四平面壁1141的一侧边连接第二板体120、另一侧边朝靠近第六板体114背离容置腔140的外壁的方向延伸且连接第五平壁面，第六平壁面一侧边连接第三板体130、另一侧边朝靠近第六板体114背离容置腔140的外壁的方向延伸且连接第五平壁面背离第四平壁面的侧边。本方案中，第五板体113的内壁面以及第六板体114的内壁面更便于加工，且其形状能够匹配更对型号的电极组件，适配性更强。
框体110的成型工艺可以视实际需求而定，一种实施例中，框体110由各个组成板件焊接或胶接成型。另一种实施例中，框体110可以为一体成型结构。当框体110为一体成型工艺加工而成时，其整体的结构强度更高，从而使电芯壳体100的防护效果更好。
电芯壳体100的各板体可以分别为等厚板体或不等厚板体，为了便于加工制造，一种实施例中，第一板体111、第二板体120、第三板体130、第四板体112、第五板体113以及第六板体114分别为等厚板体。本方案中，各板体均等厚设置，即每个板体的最大厚度与自身的最小厚度基本相同，这样能够提升容置腔140内空间的规整度，便于电芯的结构布置。
电芯壳体100中的各板体均可以为单层板或多层板。本申请人考虑到，无论电芯壳体100中的各板体为单层板或多层板，均需要对各板体中主要用于支撑防护的层板的厚度进行限定。因此，一种实施例中，电芯壳体100满足以下条件i)-m)中的至少一者：
i)第二板体120包括第二层板，第二层板的材质为陶瓷材料、碳材料或高分子材料，第二层板的最大厚度范围处于0.03㎜-0.2㎜(具体可以为0.03㎜、0.08㎜、0.13㎜、0.18㎜或0.2㎜)。满足上述条件时，当第二板体120的具有主要防护作用的第二层板的材质以及最大厚度处于上述区间内时，能够使其具有基本的防护效果，并且也不会占据过多的空间。
j)第三板体130包括第三层板，第三层板的材质为陶瓷材料、碳材料或高分子材料，第三层板的最大厚度范围处于0.03㎜-0.2㎜(具体可以为0.03㎜、0.08㎜、0.13㎜、0.18㎜或0.2㎜)。当第三板体130的具有主要防护作用的第三层板的材质以及最大厚度处于上述区间内时，能够使其具有基本的防护效果，并且也不会占据过多的空间。
k)第四板体112包括第四层板，第四层板的材质为碳材料、金属材料或高分子材料，第四层板的最大厚度范围处于0.1㎜-0.4㎜(具体可以为0.1㎜、0.2㎜、0.3㎜或0.4㎜)。当第四板体112的具有主要防护作用的第四层板的材质以及最大厚度处于上述区间内时，能够使其具有较高的结构强度的同时，不会占据过大的空间。
l)第五板体113包括第五层板，第五层板的材质为碳材料、金属材料或高分子材料，第五层板的最大厚度范围处于0.1㎜-0.4㎜(具体可以为0.1㎜、0.2㎜、0.3㎜或0.4㎜)。当第五板体113的具有主要防护作用的第五层板的材质以及最大厚度处于上述区间内时，能够使其具有较高的结构强度的同时，不会占据过大的空间。
m)第六板体114包括第六层板，第六层板的材质为碳材料、金属材料或高分子材料，第六层板的最大厚度范围处于0.1㎜-0.4㎜(具体可以为0.1㎜、0.2㎜、0.3㎜或0.4㎜)。当第六板体114的具有主要防护作用的第六层板的材质以及最大厚度处于上述区间内时，能够使其具有较高的结构强度的同时，不会占据过大的空间。
一种实施例中，第二板体120以及第三板体130均可以与框体110焊接。本方案中，第二板体120以及第三板体130与框体110的连接强度更高。
一种实施例中，第二板体120设有防爆阀。本方案中，防爆阀设置于相对厚度更小的第二板体120上，能够降低防爆阀的加工难度，同时还能够提升防爆阀的防护功能。
一种实施例中，第一板体111设有与容置腔140贯通的注液孔。本方案中，注液孔设于相对厚度更厚的第一板体111上，能够方便对注液孔进行开设以及密封。
一种实施例中，第一板体111设有极柱。本方案中，将极柱设置于相对厚度更厚的第一板体111上，能够便于极柱的设置。
本申请的第二方面还提供了一种电芯，该电芯包括上述任一实施例的电芯壳体100以及电极组件。电芯壳体100限定出容置腔140，电机组件设于容置腔140内。
本申请的第三方面还提供了一种电池，该电池包括上述实施例中的电芯。具体地，电池可以包括单个电芯或多个电芯，当电池包括多个电芯时，各电芯可以相互串联连接或并联连接。
本申请的第四方面还提供了一种用电设备，该用电设备包括上述实施例中的电池。具体地，用电设备可以为手机、平板或笔记本电脑等移动设备。也可以为电动汽车、电动摩托等交通工具。
需要说明的是，本申请的说明书及其附图中给出了本申请的较佳的实施例，但是，本申请可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，这些实施例不作为对本申请内容的额外限制，提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容的理解更加透彻全面。并且，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本申请说明书记载的范围；进一步地，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (24)

1.一种电芯壳体，限定出用于容纳电极组件的容置腔，其特征在于，所述电芯壳体包括：
第一板体，所述第一板体用于限定所述容置腔；
第二板体，所述第二板体用于限定所述容置腔；
其中，所述第一板体的最大厚度L1大于所述第二板体的最大的厚度L2，且0.01㎜＜L1-L2≤0.5mm。
2.根据权利要求1所述的电芯壳体，其特征在于，
所述第一板体的最大厚度L1满足0.1㎜≤L1≤1㎜；
所述第二板体的最大厚度L2满足0.03㎜≤L2≤0.6㎜。
3.根据权利要求2所述的电芯壳体，其特征在于，所述电芯壳体满足以下条件a)-c)中的至少一者：
a)所述第一板体的最大厚度L1满足0.2㎜≤L1≤0.3㎜；
b)所述第二板体的最大厚度L2满足0.075㎜≤L2≤0.15㎜；
c)所述第一板体的最大厚度L1与所述第二板体的最大厚度L2的比值满足1＜≤10。
4.根据权利要求2所述的电芯壳体，其特征在于，
所述第一板体包括第一层板，所述第一层板的材质为碳材料、金属材料或高分子材料，所述第一层板的最大厚度范围处于0.1㎜-0.4㎜。
5.根据权利要求2所述的电芯壳体，其特征在于，包括：
框体，所述框体呈环形，所述框体包括所述第一板体，所述框体具有彼此相对的第一端口以及第二端口，所述第二板体连接于所述框体且覆盖所述第一端口；
第三板体，所述第三板体连接于所述框体且覆盖所述第二端口；
其中，所述框体、所述第一板体以及所述第三板体共同限定出所述容置腔。
6.根据权利要求5所述的电芯壳体，其特征在于，
所述框体被配置为用于环绕平行于所述电极组件的厚度方向的轴线布置。
7.根据权利要求5所述的电芯壳体，其特征在于，
所述第三板体的最大厚度L3与所述第二板体的最大厚度L2的差值满足:
0≤|L3-L2|≤0.2mm。
8.根据权利要求5所述的电芯壳体，其特征在于，
所述框体还包括与所述第一板体相对的第四板体，所述第四板体的最大厚度L4与所述第一板体的最大厚度L1的差值满足:
0≤|L4-L1|≤0.15mm。
9.根据权利要求8所述的电芯壳体，其特征在于，所述框体还包括：
第五板体，所述第五板体的第一端连接所述第一板体的第一端，所述第五板体的第二端连接所述第四板体的第一端；
第六板体，所述第六板体与所述第五板体相对设置，且所述第六板体的第一端连接所述第一板体的第二端，所述第六板体的第二端连接所述第四板体的第二端；
其中，所述第五板体的最大厚度L5与所述第一板体的最大厚度L1的差值满足：
0≤|L5-L1|≤0.5mm；
所述第六板体的最大厚度L6与所述第一板体的最大厚度L1满足：
0≤|L6-L1|≤0.5mm。
10.根据权利要求9所述的电芯壳体，其特征在于，所述电芯壳体满足以下条件e)-h)中的至少一者：
e)所述第一板体面向所述容置腔的内壁与所述第五板体面向所述容置腔的内壁呈角度相交，且相交角度α1满足80°≤α1≤100°；
f)所述第一板体面向所述容置腔的内壁与所述第六板体面向所述容置腔的内壁呈角度相交，且相交角度α2满足80°≤α2≤100°；
g)所述第四板体面向所述容置腔的内壁与所述第五板体面向所述容置腔的内壁呈角度相交，且相交角度α3满足80°≤α3≤100°；
h)所述第四板体面向所述容置腔的内壁与所述第六板体面向所述容置腔的内壁呈角度相交，且相交角度α4满足80°≤α4≤100°。
11.根据权利要求9所述的电芯壳体，其特征在于，
所述第二板体面向所述容置腔的内壁分别与所述第一板体面向所述容置腔的内壁、所述第四板体面向所述容置腔的内壁、所述第五板体面向所述容置腔的内壁以及所述第六板体面向所述容置腔的内壁呈角度相交，且相交角度α5满足80°≤α5≤100°；
所述第三板体面向所述容置腔的内壁分别与所述第一板体面向所述容置腔的内壁、所述第四板体面向所述容置腔的内壁、所述第五板体面向所述容置腔的内壁以及所述第六板体面向所述容置腔的内壁呈角度相交，且相交角度α6满足80°≤α6≤100°。
12.根据权利要求11所述的电芯壳体，其特征在于，
所述电芯壳体被配置为用于容纳卷绕式电极组件，所述卷绕式电极组件包括彼此相对的第一弯曲部以及第二弯曲部；
所述第五板体的内壁朝背离所述容置腔的方向凹陷设置，以用于容纳所述第一弯曲部面向所述第五板体的侧边，所述第六板体的内壁朝背离所述容置腔的方向凹陷设置，以用于容纳所述第二弯曲部面向所述第六板体的侧边。
13.根据权利要求12所述的电芯壳体，其特征在于，
所述第五板体面向所述容置腔的内壁在第一投影面的正投影为弧形线，所述第一投影面平行于所述第五板体的厚度方向；
或，
所述第六板体面向所述容置腔的内壁在所述第一投影面的正投影为弧形线。
14.根据权利要求12所述的电芯壳体，其特征在于，
所述第五板体面向所述容置腔的内壁包括第一平面壁、第二平面壁以及第三平面壁，所述第一平面壁的一侧边连接所述第二板体、相对的另一侧边朝靠近所述第五板体背离所述容置腔的外壁的方向延伸且连接所述第二平壁面，所述第三平壁面一侧边连接所述第三板体、相对的另一侧边朝靠近所述第五板体背离所述容置腔的外壁的方向延伸且连接所述第二平壁面背离所述第一平壁面的侧边；
或，
所述第六板体面向所述容置腔的内壁包括第四平面壁、第五平面壁以及第六平面壁，所述第四平面壁的一侧边连接所述第二板体、相对的另一侧边朝靠近所述第六板体背离所述容置腔的外壁的方向延伸且连接所述第五平壁面，所述第六平壁面一侧边连接所述第三板体、相对的另一侧边朝靠近所述第六板体背离所述容置腔的外壁的方向延伸且连接所述第五平壁面背离所述第四平壁面的侧边。
15.根据权利要求5所述的电芯壳体，其特征在于，
所述框体为一体成型结构。
16.根据权利要求9所述的电芯壳体，其特征在于，
所述第一板体、所述第二板体、所述第三板体、所述第四板体、所述第五板体以及所述第六板体分别为等厚板体。
17.根据权利要求9所述的电芯壳体，其特征在于，所述电芯壳体满足以下条件i)-m)中的至少一者：
i)所述第二板体包括第二层板，所述第二层板的材质为陶瓷材料、碳材料或高分子材料，所述第二层板的最大厚度范围处于0.03㎜-0.2㎜；
j)所述第三板体包括第三层板，所述第三层板的材质为陶瓷材料、碳材料或高分子材料，所述第三层板的最大厚度范围处于0.03㎜-0.2㎜；
k)所述第四板体包括第四层板，所述第四层板的材质为碳材料、金属材料或高分子材料，所述第四层板的最大厚度范围处于0.1㎜-0.4㎜；
l)所述第五板体包括第五层板，所述第五层板的材质为碳材料、金属材料或高分子材料，所述第五层板的最大厚度范围处于0.1㎜-0.4㎜；
m)所述第六板体包括第六层板，所述第六层板的材质为碳材料、金属材料或高分子材料，所述第六层板的最大厚度范围处于0.1㎜-0.4㎜。
18.根据权利要求5所述的电芯壳体，其特征在于，
所述第二板体与所述框体焊接；
所述第三板体与所述框体焊接。
19.根据权利要求1所述的电芯壳体，其特征在于，
所述第二板体设有防爆阀。
20.根据权利要求1所述的电芯壳体，其特征在于，
所述第一板体设有与所述容置腔贯通的注液孔。
21.根据权利要求1所述的电芯壳体，其特征在于，
所述第一板体设有极柱。
22.一种电芯，其特征在于，包括：
权利要求1-21任一项所述的电芯壳体；
所述电极组件，设于所述容置腔内。
23.一种电池，其特征在于，包括权利要求22所述的电芯。
24.一种用电设备，其特征在于，包括权利要求23所述的电池。
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